Производство аммиачной селитры

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Технологическая часть

1.1 Технико-экономическое обоснование, выбор места и точки строительства

1.2 Выбор и обоснование способа производства

1.3 Характеристика сырья и готового продукта

1.4 Физико-химические основы технологического процесса

1.4.1 Получение водного раствора аммиачной селитры концентрацией

1.4.2 Выпаривание 80% раствора аммиачной селитры до состояния плава

1.4.3 Упаривание слабых растворов аммиачной селитры с узлов растворения и систем улавливания

1.4.4 Гранулирование соли из плава

1.4.5 Охлаждение гранул в «кипящем слое» воздухом

1.4.6 Обработка гранул жирными кислотами

1.4.7 Транспортировка, упаковка, и хранение

1.5 Охрана водного и воздушного бассейнов. Отходы производства и их утилизация

1.6 Описание технологической схемы производства с элементами новой техники, технологии и аппаратурного оформления

1.7 Материальные расчеты производства

Введение

В природе и в жизни человека азот имеет исключительно важное значение, он входит в состав белковых соединений, являющихся основой растительного и животного мира. Человек ежедневно потребляет 80-100 г. белка, что соответствует 12 - 17 г. азота.

Для нормального развития растений требуются многие химические элементы. Основными из них являются: углерод, кислород, азот, фосфор, магний, кальций, железо. Первые два элемента растения получают из воздуха и воды, остальные извлекают из почвы [1].

Особенно большая роль в минеральном питании растений принадлежат азоту, хотя его среднее содержание в растительной массе не превышает 1,5%. Без азота не может жить и нормально развиваться ни одно растение.

Азот является составной частью не только растительных белков, но и хлорофилла, с помощью которого растения под действием солнечной энергии усваивают углерод из находящегося в атмосфере диоксида углерода СО2 [5].

Природные соединения азота образуются в результате химических процессов разложения органических остатков при грозовых разрядах, а также биохимическим путем в результате деятельности в почве особых бактерий - азотобактера, непосредственно усваивающих азот из воздуха. Такой же способностью обладают клубеньковые бактерии, которые живут в корнях бобовых растений (горох, люцерна, бобы и др.).

Значительное количество азота, содержащегося в почве, ежегодно выносится с урожаем растительных культур, а часть теряется в результате вымывания азотосодержащих веществ грунтовыми и дождевыми водами. Поэтому для повышения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо систематически пополнять запасы азота в почве путем внесения азотных удобрений. Под различные культуры в зависимости от характера почв, климатических и других условий требуется вносить различное количество азота.

В ассортименте азотных удобрений значительное место занимает аммиачная селитра. Производство которой в последние десятилетия увеличилось более чем на 30%.

Еще в начале ХХ столетия выдающийся ученый - агрохимик Прянишников Д.Н. назвал аммиачную селитру удобрением будущего. На Украине впервые в мире начали в огромных количествах применять аммиачную селитру в качестве удобрения под все технические культуры (хлопчатник, сахарную и кормовую свеклу, лен, кукурузу), а в последние годы и под овощные культуры. [5].

Аммиачная селитра имеет ряд преимуществ перед другими азотными удобрениями. Она содержит 34 - 34,5 % азота и в этом отношении уступает только карбамиду [(NH2)2CO], содержащему 46% азота. Аммиачная селитра NН4NО3 является универсальным азотным удобрением, так как одновременно содержит аммиачную группу NН4 и нитратную группу NО3 формы азота.

Весьма важно, что формы азота аммиачной селитры используется растениями в разное время. Аммонийный азот NН2, непосредственно участвует в синтезе белка, быстро усваивается растениями в период роста; нитратный азот NО3 усваивается относительно медленно, поэтому действует более продолжительное время.

Аммиачная селитра используется также в промышленности. Она входит в состав большой группы устойчивых в разных условиях аммиачно-селитренных взрывчатых веществ в качестве окислителя, разлагаясь в определенных условиях только на газообразные продукты. Таким взрывчатым веществом представляет собой смесь аммиачной селитры с тринитротолуолом и другими веществами. Аммиачная селитра обработанная гидрокарбонатной пленкой типа Fе(RСОО)3 RСООН, в больших количествах используется для взрывных работ в горнорудной промышленности, при строительстве дорог, гидротехнических и других крупных сооружениях.

Небольшое количество аммиачной селитры применяется для производства закиси азота, используемой в медицинской практике.

Наряду с увеличением объема производства аммиачной селитры путем строительства новых и модернизации действующих предприятий поставлена задача улучшить ее качество, т.е. получить готовый продукт со 100% рассыпчатостью. Это может быть достигнуто путем дальнейшего изыскания различных добавок, влияющих на процессы полимерных превращений, а также за счет использования доступных и дешевых ПАВ, обеспечивающих гидрофобизацию поверхности гранул и защищающих ее от воздействия атмосферной влаги - создание медленно действующей аммиачной селитры [7].

селитра производство гранула

1. Технологическая часть

1.1 Технико-экономическое обоснование, выбор места и точки строительства

Руководствуясь принципами рационального ведения хозяйства при выборе места строительства, учитываем близость сырьевой базы, топливо - энергетических ресурсов, близость потребителей выпускаемой продукции, наличие трудовых ресурсов, транспорта, равномерное размещение предприятий на территории страны. Исходя из приведенных принципов размещения предприятий, строительство проектируемого цеха гранулированной аммиачной селитры осуществляю в городе Ровно. Так как из сырья необходимого для производства аммиачной селитры, только природный газ используемый для производства синтетического аммиака, поставляется в город Ровно.

Источником водоснабжения служит бассейн реки Горынь. Энергия, потребляемая производством, вырабатывается Ровенской ТЭЦ. Кроме того, Ровно - крупный город с населением 270 тысяч человек, способный обеспечить проектируемый цех трудовыми ресурсами. Набор рабочей силы предусмотрено также производить из прилагаемых к городу районов. Инженерными кадрами цех обеспечивается выпускниками Львовского политехнического института, Днепропетровского политехнического института, Киевского политехнического института, рабочими кадрами цех будет обеспечен местными профессионально-техническими училищами.

Транспортировка готовой продукции потребителям будет производиться железнодорожным транспортом и автотранспортом.

О целесообразности строительства проектируемого цеха в городе Ровно свидетельствует и тот факт, что на территориях Ровенской, Волынской, Львовской областях с хорошо развитым сельским хозяйством являющимся основным потребителем продукции проектируемого цеха гранулированной аммиачной селитры, как минерального удобрения.

Следовательно, близость сырьевой базы, энергетических ресурсов, рынка сбыта, а также наличие рабочей силы, свидетельствует о целесообразности строительства проектируемого цеха в городе Ровно.

Близость крупной железнодорожной станции с большим разветвлением железнодорожных путей дает возможность дешево транспортировать

1.2 Выбор и обоснование способа производства

В промышленности широко применяется только метод получения аммиачной селитры из синтетического аммиака и разбавленной азотной кислоты.

Во многих производствах аммиачной селитры вместо ранее применяющихся, плохо работающих аппаратов, были внедрены специальные промыватели. В результате этого содержание в соковых парах аммиака или аммиачной селитры снизилось почти в три раза. Нейтрализаторы устаревших конструкций, имеющие низкую производительность (300 - 350 т/сутки), повышенные потери и недостаточный коэффициент использования тепла реакций были реконструированы. Большое количество маломощных горизонтальных выпарных аппаратов было заменено на вертикальные с падающей или сползающей пленкой, и на аппараты с большей теплообменной поверхностью, что позволило увеличить производительность выпарных стадий почти вдвое, уменьшить расход вторичного и свежего греющего пара в среднем на 20%.

В Украине и за рубежом твердо установлено, что только строительство агрегатов большой мощности, с использованием современных достижений науки и техники, может дать экономические преимущества по сравнению с действующими производствами аммиачной селитры.

Значительное количество аммиачной селитры на отдельных заводах производится из отходящих аммиакосодержащих газов систем карбамида с частичными жидкостными рециклами, где на одну тонну выпускаемого карбамида расходуется от 1 до 1,4 тонны аммиака. Из такого же количества аммиака модно выработать 4,5 - 6,4 тонны аммиачной селитры [7].

Способ получения аммиачной селитры из аммиакосодержащих газов отличается от способа ее получения из газообразного аммиака только на стадии нейтрализации.

В небольших количествах аммиачную селитру получают путем обменного разложения солей (конверсионные способы) по реакциям:

Са(NО3)2 + (NН4)2СО3 = 2NН4NО3 + vСаСО3 (1.1)

Мg(NО3)2 +(NН4)2СО3 = 2NН4NО3 + vМgСО3 (1.2)

Ва(NО3)2 +(NН4)2SО4 = 2NН4NО3 + vВаSО4 (1.3)

Эти способы получения аммиачной селитры основываются на выпадении одной из образующихся солей в осадок. Все способы получения аммиачной селитры обменным разложением солей сложны, связаны с большим расходом пара и потерей связанного азота. Их обычно применяют в промышленности только в случае необходимости утилизации соединений азота, получаемых как побочные продукты.

Несмотря на относительную простоту технологического процесса получения аммиачной селитры схемы ее производства за рубежом имеют существенные различия, отличающиеся друг от друга как по виду добавок и способу их приготовления, так и по способу гранулирования плава.

Способ «Нукло» (США).

Особенностью этого способа производства гранулированной аммиачной селитры является добавление к высококонцентрированном плаву (99,8% нитрата аммония перед его грануляцией в башне, около 2% специальной добавки, получившей название «Нукло». Она представляет собой тонкоизмельченный сухой порошок бетонированной глины с размером частиц не более 0,04 мм [4].

Способ «Нитро - ток».

Этот процесс разработан английской фирмой «Файзоне». Основное отличие этого способа от других состоит в том, что капли плава аммиачной селитры одновременно охлаждаются, гранулируются и опудриваются сначала в облаке пыли опудривающей добавки, а затем в псевдоожиженном слое этой же добавки [4].

Способ фирмы «Ай - Си - Ай» (Англия).

Этот способ получения аммиачной селитры отличается тем, что в качестве добавки, улучшающей физико-химические свойства готового продукта, применяется раствор нитрата магния, что позволяет получить продукт высокого качества из плава нитрата аммония, Содержащего до 0,7% воды [4].

Безупарочный способ производства аммиачной селитры был взят в 1951 году в США «Штенгелем патент» позже реализуемый в промышленности. Сущность способа заключается в том, что подогретая 59%-ная азотная кислота нейтрализуется подогретым газовым аммиаком в небольшом объеме под давлением 0,34 МПа.

Кроме описанных схем выше за рубежом имеется много других схем производства аммиачной селитры, однако они мало отличаются друг от друга.

Следует отметить, что в отличии от работающих и строящихся цехов в Украине и ближнем зарубежье, во всех зарубежных установках продукт после грануляционной башни проходит стадию рассева и опудривания, что способствует улучшению качества товарного продукта, но существенно усложняет технологическую схему. На отечественных установках отсутствие операции рассева продукта компенсируется более совершенной конструкцией грануляторов, дающих продукт с минимальным содержанием фракции менее 1 мм. Громоздкие вращающиеся барабаны для охлаждения гранул, широко использованные за рубежом, в Украине не применяются и заменены аппаратами для охлаждения в псевдоожиженном слое [7].

Производство гранулированной аммиачной селитры в цехе характеризуется: получением продукта высокого качества, высоким коэффициентом использования тепла нейтрализации, применение одноступенчатой выпарки с «сползающей пленкой», максимальным использованием отходов, путем возвращения их в процесс, высоким уровнем механизации, хранения и погрузки продукции. Это достаточно высокий уровень производства.

1.3 Характеристика сырья и готового продукта

Для производства аммиачной селитры применяется 100%-ный аммиак и разбавленная азотная кислота НNО3 концентрацией 55 - 56%.

Аммиак NН3 - бесцветный газ с резким специфическим запахом.

- Реакционноспособное вещество, вступающее в реакции присоединения, замещения и окисления.

- Хорошо растворим в воде.

- Плотность по воздуху при температуре 0°С и давлении 0,1 МПа - 0,597.

- Температура кипения	- минус 33,4°С
- Температура воспламенения	- 560°С

- Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных помещений 20 мг/м3, в воздухе населенных мест 0,2 мг/м3.

- Из смеси с воздухом аммиак образует взрывоопасные смеси. Нижний предел взрываемости аммиачно-воздушной смеси 15% (объемная доля), верхний предел 28% (объемная доля).

- Аммиак раздражающе действует на верхние дыхательные пути, слизистые оболочки носа и глаз, попадая на кожу человека вызывает ожоги.

- Класс опасности IV.

Выпускается по ГОСТ 6621 - 70.

	I сорт	II сорт
Содержание NН3, %	не менее 99,91	не менее 99,6
Содержание влаги, %	не более 0,1	не более 0,4
Содержание масла, мг/л	10	35
Содержание железа мг/л	не более 2	не нормируется

Азотная кислота НNО3 - жидкость обладающая едким запахом.

- Плотность по воздуху при температуре 0°С и давлении 0,1МПа-1,45г/дм3.

- Температура кипения 75°С.

- Смешивается с водой во всех отношениях с выделением тепла.

- Азотная кислота попадая на кожный покров или слизистые оболочки вызывает ожоги. Животные и растительные ткани под воздействием азотной кислоты разрушаются. Пары азотной кислоты, аналогично оксидам азота, вызывают раздражение внутренних дыхательных путей, одышку, отек легких.

- Предельно допустимая концентрация паров азотной кислоты в воздухе производственных помещений в пересчете на NО2 - 2 мг/м3.

- Массовая концентрация паров азотной кислоты в воздухе населенных мест не более 0,4 мг/м3.

- Класс опасности II.

Выпускается по ОСТ 113 - 03 - 270 - 76.

Массовая доля НNО3, ……………………………….	не менее 55%
Массовая доля оксидов азота в пересчете на N2О4 ..	не более 0,2%
Массовая концентрация ионов хлора NН4NО3 …….	не более 20 мг/дм3

Аммиачная селитра NН4NО3 - белое кристаллическое вещество выпускаемое в гранулированном виде с содержанием азота до 35%

Молекулярная масса	- 80
Плотность, г/см3	1,63 - 1,725
Температура плавления, °С	169,6 - 170,4
Температура разложения, °С	выше 190
Растворимость в воде	- 122 г на 100 г воды при температуре 0°С

Выпускается по ГОСТ 2 - 85 и отвечает следующим требованиям (см. таблицу 1.1)

Таблица 1.1 - Характеристика аммиачной селитры выпускаемой по ГОСТ 2 - 85

Наименование показателя	Норма для марки
	А	Б
		высший	первый
1	2	3	4
Суммарная массовая доля нитратного и аммонийного азота в пересчете:
на NН4NО3 в сухом веществе, %, не менее	98	не норм	не норм
на азот в сухом веществе, %, не менее	не норм	34,4	34,4
Массовая доля воды, %, не более	0,2	0,2	0,2
рН 10% водного раствора, не менее	5,0	5,0	5,0
Массовая доля веществ не растворимых в 10% растворе азотной кислоты, %, не более	0,2	не норм	не норм
Гранулометрический состав
Массовая доля гранул размером:
от 1 до 3 мм, %, не менее	93	не норм	не норм
от 1 до 4 мм, %, не менее	не норм	95	95
В том числе:
гранул от 2 до 4 мм, %, не менее	не норм	80	50
гранул размерами менее 1 мм, %, не более	4	3	3
гранул размером более 5 мм, %	0	0	0
Статическая прочность гранул
Н/гранулу (кг/ гранулу), не менее	5 (0,5)	7 (7,5)	5 (0,5)
Рассыпчатость, %, не менее	100	100	100

Аммиачная селитра относится к взрывоопасным и огнеопасным веществам. Гранулы аммиачной селитры устойчивы к трению, ударам и толчкам, при воздействии детонаторов или в замкнутом пространстве аммиачная селитра взрывается. Взрывоопасность аммиачной селитры возрастает в присутствии кислот органических веществ, масел, опилок, древесного угля. Наиболее опасными металлическими примесями к аммиачной селитре являются кадмий и медь.

Взрывы аммиачной селитры могут быть вызваны:

а) воздействием детонаторов достаточной мощности;

б) влияние неорганических и органических примесей в частности мелкодисперсной меди, кадмия, цинка, порошкообразного древесного угля, масла;

в) термическим разложением в замкнутом пространстве.

Пыль аммиачной селитры с примесью органических веществ увеличивает взрывоопасность соли. Ткань пропитанная селитрой и нагретая до 100°С может вызвать пожар. Тушат селитру при загорании водой. В связи с тем, что при загорании аммиачной селитры образуются оксиды азота, то при тушении необходимо пользоваться противогазами.

NН4NО3 =N2О = 2Н2О = 3600 кДж (1.4)

NН4NО3 =0,5N2 + NО = 2Н2О = 28,7 кДж (1.5)

Наличие свободной кислотности в растворе увеличивает способность к химическому и термическому разложению.

Отрицательным свойством аммиачной селитры является ее способность слеживаться - терять при хранении свою сыпучесть.

Факторы способствующие слеживаемости:

а) содержание влаги в готовом продукте;

б) неоднородность и низкая механическая прочность гранул. При складировании в штабеля высотой 2,5 метра, под давлением верхних мешков происходит разрушение наименее прочных гранул с образованием пылевых частиц;

в) изменение кристаллических модификаций;

г) гигроскопичность способствует слеживаемости. Наиболее эффективным средством предотвращения слеживаемости, является упаковка ее в герметичную тару (полиэтиленовые мешки).

Предельно допустимая концентрация аммиачной селитры в виде пыли в производственных помещений не более 10 мг/м3.

Средства защиты органов дыхания - раствор.

Аммиачная селитра употребляется в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения, а также в промышленности для различных технических целей [1].

Гранулированная аммиачная селитра используется как сырье в больших количествах на предприятиях военной промышленности вырабатывающих взрывчатые вещества и их полуфабрикаты.

1.4 Физико-химические основы технологического процесса

Процесс получения гранулированной аммиачной селитры включает в себя следующие стадии:

получение водного раствора аммиачной селитры концентрацией не менее 80% при нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком;

выпаривание 80% раствора аммиачной селитры до состояния плава;

упаривание слабых растворов аммиачной селитры с узлов растворения и систем улавливания;

гранулирование соли из плава;

охлаждение гранул в «кипящем слое» воздухом;

обработка гранул жирными кислотами;

транспортировка, упаковка, и хранение.

1.4.1 Получение водного раствора аммиачной селитры концентрацией не менее 80% при нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком

Раствор аммиачной селитры получают в нейтрализаторах, позволяющих использовать тепло реакции для частичного выпаривания раствора. Он получил наименование аппарата ИТН (использование тепла нейтрализации).

Реакция нейтрализации протекает с большей скоростью и сопровождается выделением большого количества тепла.

NН3 = НNО3 = NН4NО3 = 107,7 кДж/моль (1.6)

Тепловой эффект реакции зависит от концентрации и температуры азотной кислоты и газообразного аммиака.

Рисунок 1.1 - Теплота нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком (при 0,1 МПа и 20°)

Процесс нейтрализации в аппарате ИТН осуществляется под давлением 0,02 МПа, температура поддерживается не более 140°С Этими условиями обеспечивается получение достаточно концентрированного раствора с минимальным уносом аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры с соковым паром, образующего в результате испарения воды из раствора. Нейтрализация ведется в слабокислотной среде, так как потери аммиака, азотной кислоты и селитры с соковым паром меньше, чем в слабощелочной среде [4].

За счет разности удельных весов растворов в испарительной и нейтрализационной частях аппарата ИТН происходит постоянная циркуляция раствора. Более плотный раствор из отверстия нейтрализационной камеры непрерывно поступает в нейтрализационную часть. Наличие циркуляции раствора способствует лучшему перемешиванию реагентов в нейтрализационной части, повышению производительности аппарата и исключает перегрев раствора в зоне нейтрализации. При повышении температуры в реакционной части до 145°С срабатывает блокировка с прекращением подачи аммиака и азотной кислоты и подачей кислого конденсата.

1.4.2 Выпаривание 80% раствора аммиачной селитры до состояния плава

Выпаривание 80 - 86% раствора аммиачной селитры производится в выпарных аппаратах за счет тепла конденсации насыщенного пара давлением 1,2 МПа и температурой 190°С. пар подается в верхнюю часть межтрубного пространства выпарного аппарата. Выпарной аппарат работает под вакуумом 5,0ч6,4•104 Па по принципу «сползания» пленки раствора по стенкам вертикальных труб.

В верхней части аппарата расположен сепаратор, который служит для отделения плава аммиачной селитры от сокового пара.

Для получения аммиачной селитры высокого качества плав аммиачной селитры должен иметь концентрацию не менее 99,4% и температуру 175 - 785°С.

1.4.3 Упаривание слабых растворов аммиачной селитры с узлов растворения и систем улавливания

Упаривание слабых растворов и растворов полученных в результате пуска и остановки цеха происходит по отдельной системе.

Слабые растворы полученные на узлах растворения и улавливания через регулирующий клапан подаются в нижнюю часть аппарата упаривающего только слабые растворы. Упаривание слабых растворов аммиачной селитры производится в выпарном аппарате «пленочного типа», работающего по принципу «сползания» пленки внутри вертикальных труб. Парожидкостная эмульсия, образующая в трубчатке выпарного аппарата, поступает в сепаратор - промыватель, где происходит разделение сокового пара и раствора аммиачной селитры. Соковый пар проходит ситчатые тарелки промывателя выпарного аппарата, где происходит улавливание брызг аммиачной селитры и затем направляется в поверхностный конденсатор [4].

Теплоносителем является пар вторичного вскипания поступающий с расширителя пара с давлением (0,02 - 0,03) МПа и температурой 109 - 112°С, подаваемый в верхнюю межтрубную часть выпарного аппарата. Вакуум в выпарном аппарате поддерживается 200 - 300 мм рт. ст. С нижней тарелки слабый раствор концентрацией около 60% и температурой 105 - 112°С выводится в сборник - донейтрализатор.

1.4.4 Гранулирование соли из плава

Для получения аммиачной селитры в гранулированном виде кристаллизацию ее из плава концентрацией не менее 99,4% проводят в башнях представляющих собой железобетонное сооружение, цилиндрической формы диаметром 10,5 метров. Плав с температурой 175 - 180°С и концентрацией не менее 99,4% аммиачной селитры поступает в динамический гранулятор вращающийся со скоростью 200 - 220 об/мин, имеющего отверстия диаметром 1,2 - 1,3 мм. Распыленный через отверстия плав, за время падения с высоты 40 метров, формируется в шарикообразные частицы.

Воздух для охлаждения гранул движется противотоком снизу вверх. Для создания тяги воздуха устанавливается четыре осевых вентилятора производительностью 100000 нм3/час каждый. В грануляционной башне гранулы слегка подсушиваются. Их влажность на 0,15 - 0,2% меньше влажности поступающего плава.

Это объясняется тем, что даже при 100%-ной относительной влажности поступающего в башню воздуха, давление водяного пара над горячими гранулами больше парциального давления влаги в воздухе.

1.4.5 Охлаждение гранул в «кипящем слое» воздухом

Гранулы аммиачной селитры с конусов гранбашни поступают на охлаждение в аппарат с «кипящим слоем». Охлаждение гранул от температуры 100-110°С до температуры 50°С происходит в аппарате, который расположен непосредственно под гранбашней. На перфорированной решетки установлен переточный патрубок для регулирования высоты «кипящего слоя» и равномерной выгрузки селитры. Под перфорированную решетку подается воздух до 150000 нм3/час, который охлаждает аммиачную селитру и частично подсушивает. Влажность гранул аммиачной селитры уменьшается на 0,05 - 0,1% по сравнению с гранулами поступающими с конусов.

1.4.6 Обработка гранул жирными кислотами

Обработка гранул жирными кислотами производится с целью предотвращения слеживаемости аммиачной селитры в процессе длительного хранения или транспортировки навалом.

Процесс обработки заключается в том, что тонко распыленные форсунками жирные кислоты наносятся на поверхность гранул из расчета 0,01 - 0,03%. Конструкция форсунок обеспечивает создание эллипсовидного сечения факела раствора. Конструкция крепления форсунок обеспечивает возможность перемещения и фиксирования их в различном положении. Обработка гранул жирными кислотами осуществляется в местах пересыпки гранул с транспортных лент на транспортные ленты.

1.4.7 Транспортировка, упаковка, и хранение

Гранулированная аммиачная селитра с кипящего слоя поступает по транспортерам на пересыпку №1, обрабатывается жирными кислотами и по транспортерам второго и третьего подъема подается в навесные бункера, откуда поступает в автоматические весы, отвешивающие порции по 50 кг и далее в упаковочный агрегат. С помощью упаковочной машины аммиачная селитра упаковывается в полиэтиленовые клапанные мешки и сбрасывается на транспортеры которые фасованную продукцию направляют на погрузочные машины для погрузки в вагоны и автомашины. Хранение готовой продукции в складах предусмотрено при отсутствии вагонов или автотранспорта.

Складированная аммиачная селитра в штабели должна защищаться от влаги и разных перепадов температур. Высота штабелей не должна превышать 2,5 метра, так как под давлением верхних мешков может произойти разрушение наименее прочных гранул в нижних мешках с образованием пылевых частиц. Скорость поглощения аммиачной селитрой влаги из воздуха с повышением температуры резко увеличивается. Так при 40°С скорость поглощения влаги в 2,6 раза больше чем при 23°С.

На складах запрещено хранить совместно с аммиачной селитрой: масло, опилки, древесный уголь, металлические примеси порошков кадмия и меди, цинка, соединения хрома, алюминия, свинца, никеля, сурьмы, висмута.

Хранение пустой мешкотары находится врозь с хранящейся затаренной аммиачной селитры согласно требований пожарной безопасности и техники безопасности.

1.5 Охрана водного и воздушного бассейнов. Отходы производства и их утилизация

В условиях бурного развития производств минеральных удобрений, широкой химизации народного хозяйства, все более актуальным становятся проблемы защиты окружающей среды от загрязнения и охраны здоровья трудящихся.

Ровенский химический завод следуя примерам других крупных химических производств, добился того, что химически грязные стоки не сбрасываются, как раньше в реку, а очищаются в специальных сооружениях цеха биохимочистки и возвращаются в систему оборотного водоснабжения для дальнейшего использования.

Введен в действие ряд целенаправленных и локальных сооружений, предназначенных для очистки сточных вод, сжигания кубовых остатков и утилизации твердых отходов. Общий объем капитального вложенных вложений на эти цели превышает 25 млрд. гривен.

Цех биохочистки занесен в книгу славы Государственного комитета Совета Министров Украины по охране природы за успехи. Очистные сооружения предприятия разместились на площади в 40 гектаров. В прудах которые заполнены очищенной водой резвятся карпы, толстолобики, нежные аквариумные рыбки. Они индикатор качества очистки и лучшее доказательство безвредности сточных вод.

Лабораторные анализы показывают, что вода в буферных прудах не хуже взятой из реки. С помощью насосов она снова поступает на нужды производства. Цех биохимочистки доведен до мощности по очистке химикатов до 90 тысяч кубометров в сутки.

На заводе постоянно совершенствуется служба контроля за содержанием вредных веществ в сточных водах, почве, в воздухе производственных помещений, на территории предприятия и окресностях населенных пунктов и города. Более 10 лет активно действует санитарный контроль, осуществляющий работу промышленно-санитарной лаборатории. Днем и ночью они внимательно следят за санитарно-гигиеническим состоянием внешней и производственной среды, за условиями труда.

Отходами производства гранулированной аммиачной селитры являются: паровой конденсат в количестве 0,5 м3 на тонну продукта, который выводится в общезаводскую сеть; конденсат сокового пара в количестве 0,7 м3 на тонну продукта. В конденсате сокового пара содержится:

аммиака NН3 - не более 0,29 г/дм3;

азотной кислоты НNО3 - не более 1,1 г/дм3;

аммиачной селитры NН4NО3 - не более 2,17 г/дм3.

Конденсат сокового пара направляется в цех азотной кислоты для орошения колонн в отделении очистки.

Выбросы из трубы осевых вентиляторов в атмосферу:

массовая концентрация аммиачной селитры NН4NО3-не более 110 м2/м3

суммарный объем отходящих газов - не более 800 м3/час.

Выбросы из общецеховой трубы:

массовая концентрация аммиака NН3 - не более 150 м2/м3

массовая концентрация аммиачной селитры NН4NО3-не более 120 м2/м3

Меры обеспечивающие надежность охраны водных ресурсов и воздушного бассейна. В случае аварийной ситуации и остановок на ремонт, для исключения загрязнений водооборотного цикла аммиаком, азотной кислотой и аммиачной селитрой, а также для предотвращения попадания вредных веществ в почву предусмотрен слив раствора из отделения абсорбции и выпарки в три дренажные емкости объемом V = 3 м3 каждая, кроме того в эти же емкости собираются утечки с уплотнений циркуляционных насосов отделений абсорбции и выпарки. Из этих емкостей раствор откачивается в сборник слабых растворов поз. 13 откуда затем поступает в отделение выпарки слабых растворов.

Для предотвращения попадания вредных веществ в почву при появлении пропусков на оборудовании и коммуникациях оборудован поддон из кислотоупорного материала [1].

На грануляционной башне очистка осуществляется путем промывки загрязненного воздуха слабым раствором аммиачной селитры и дальнейшей фильтрацией паровоздушного потока. В отделении расфасовки аммиачной селитры имеется установка очистки воздуха от пыли аммиачной селитры после упаковочных полуавтоматов и транспортеров. Очистка осуществляется в циклоне типа ЦН - 15.

1.6 Описание технологической схемы производства с элементами новой техники, технологии и аппаратурного оформления

Азотная кислота и аммиак подаются в нейтрализационную камеру аппарата ИТН противотоком. Азотная кислота концентрацией не менее 55% из цеха азотной кислоты поступает по двум трубопроводам диаметром 150 и 200 мм в напорный бак (поз. 1) имеющий перелив, через который возвращается избыток кислоты из напорного бака на склад азотной кислоты. Из бака (поз. 1) азотная кислота по коллектору направляется в аппарат ИТН (поз. 5). Аппарат ИТН представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 2612 мм и высотой 6785 мм в котором помещен стакан диаметром 1100 мм и высотой 5400 мм (нейтрализационная камера). В нижней части нейтрализационной камеры имеется восемь прямоугольных отверстий (окон) размером 360х170 мм, соединяющих нейтрализационную камеру с испарительной частью аппарата ИТН (кольцевое пространство между стенками аппарата и стенкой нейтрализационной камеры). Количество азотной кислоты поступающей в аппарат ИТН (поз. 5) регулируется автоматически системой рН метр в зависимости от количества газообразного аммиака, поступающего в аппарат ИТН (поз. 5) с коррекцией по кислотности.

Газообразный аммиак NН3 с давлением не выше 0,5 МПа из заводской сети через регулирующий клапан после дросселяции до 0,15 - 0,25 МПа поступает в отделитель испаритель капель жидкого аммиака поз. 2, где отделяется также от масла с целью предотвращения попадания их в аппарат ИТН (поз. 5). Затем газообразный аммиак подогревается до температуры не ниже 70°С в подогревателе аммиака (поз. 4), где в качестве теплоносителя используется паровой конденсат из расширителя пара (поз. 33). Подогретый газообразный аммиак из (поз. 3) через регулирующий клапан по трубопроводам поступает в аппарат ИТН (поз. 5). Газообразный аммиак NН3 вводится в аппарат ИТН (поз. 5) по трем трубопроводам, два после регулирующего клапана параллельными потоками заходят в нейтрализационную камеру аппарата ИТН, где объединяются в один и заканчиваются барбатером. По третьему трубопроводу аммиак подается через барбатер вниз гидрозатвора в количестве до 100 нм3/час для поддержания нейтральной среды на выходе из аппарата ИТН. В результате реакции нейтрализации образуется раствор аммиачной селитры и соковый пар.

NН3 + НNО3 = NН4NО3 + 107,7 кДж/моль (1.6)

Раствор переливается через верхнюю часть нейтрализационной камеры в испарительную часть аппарата, где упаривается до концентрации 80 - 86%, за счет тепла реакции нейтрализации, а пар, смешиваясь с соковым паром полученным в испарительной части выводится из аппарата с температурой 140°С в промыватель (поз. 12), предназначенный для промывки сокового пара от брызг раствора аммиачной селитры и аммиака. Промыватель (поз. 12) представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат, внутри которого расположены три ситчатые тарелки над которыми установлены брызгоотбойники. На двух вертикальных тарелках установлены змеевики, через которые проходит охлажденная промывная вода. Соковый пар проходит через ситчатые тарелки барботируя через слой раствора образовавшегося на тарелках в результате охлаждения. Слабый раствор аммиачной селитры стекает с тарелок в нижнюю часть, откуда выводится в бак слабых растворов (поз. 13).

Несконденсировавшийся промытый соковый пар поступает в поверхностный конденсатор (поз 15) в межтрубное пространство. В трубное пространство конденсатора (поз. 15) подается промышленная вода, отводящая тепло конденсации.

Конденсат (поз. 15) самотеком стекает в сборник кислого конденсата (поз. 16), а инертные газы через свечу сбрасываются в атмосферу.

Раствор аммиачной селитры из испарительной части через гидрозатвор поступает в сепаратор - расширитель (поз. 6) для выделения из него сокового пара и выводится в сборник - донейтрализатор ( поз. 7), для нейтрализации избыточной кислотности (4 г/л). В сборник - донейтрализатор (поз. 7) предусмотрена подача газообразного аммиака. Из сборников - донейтрализаторов (поз. 7) и поз. 8) раствор аммиачной селитры концентрацией 80 - 88% (среда щелочная не более 0,2 г/л) и температурой не более 140°С насосами поз. 9 подается в отделение грануляции в напорный бак (поз. 11).

В качестве буферной емкости установлены два дополнительных сборника - донейтрализатора (поз. 8) для обеспечения ритмичной работы цеха и насосов (поз. 9), а также установлен насос (поз. 10). Насос (поз. 10) подключен таким образом, что им можно подавать раствор из сборника - донейтрализатора ( поз. 7) в сборник - донейтрализатор (поз. 8) и наоборот.

Конденсат сокового пара со сборников кислого конденсата (поз. 16) откачивается в сборник (поз. 18) откуда насосами (поз, 19) откачивается в цех азотной кислоты на орошение.

Пар поступает в цех с давлением 2 МПа и температурой 300°С, проходит через диафрагму и регулирующий клапан, редуцируется до 1,2 МПа и поступает пароувлажнитель (поз. 32) в нижнюю часть аппарата, внутри которого имеется две ситчатые тарелки, а в верхней части установлено отбойное устройство - волнистая насадка. Здесь пар увлажняется и с температурой 190°С и давлением 1,2 МПа поступает в выпарной аппарат (поз. 20). Паровой конденсат из (поз. 32) в виде парожидкостной эмульсии с давлением 1,2 МПа и температурой 190°С через регулирующий клапан поступает в расширитель пара (поз. 3), где за счет снижения давления до 0,12 - 0,13 МПа образуется пар вторичного вскипания с температурой 109 - 113°С используемый для обогрева выпарного аппарата слабых растворов селитры (поз. 22). Паровой конденсат с нижней части расширителя пара (поз. 33) самотеком поступает на обогрев подогревателя аммиака (поз. 4) в межтрубное пространство, откуда после отдачи тепла с температурой 50°С поступает в сборник парового конденсата (поз. 34), откуда насосами (поз. 35) через регулирующий клапан выдается в заводскую сеть.

Напорный бак (поз. 11) имеет переливную трубу в (поз. 7). Напорные и переливная трубы проложены с пароспутниками и изолированы. Из напорного бака (поз. 11) раствор аммиачной селитры поступает в нижнюю трубную часть выпарного аппарата (поз. 20), где происходит упаривание раствора за счет тепла конденсации насыщенного пара давлением 1,2 МПа и температурой 190°С, подаваемого в верхнюю часть межтрубного пространства. Выпарной аппарат (поз. 20) работает под вакуумом 450 - 500 мм рт. ст. по принципу «Сползания» пленки раствора по стенкам вертикальных труб. В верхней части выпарного аппарата расположен сепаратор, который служит для отделения плава аммиачной селитры от сокового пара. Плав из (поз. 20) выводится в гидрозатвор - донейтрализатор (поз. 24), куда подается газообразный аммиак для нейтрализации избыточной кислотности. В случае прекращения отбора перелив направляется в (поз. 7). Соковый пар из выпарного аппарата (поз. 20) поступает в промыватель образующимся конденсатом сокового пара от брызг аммиачной селитры. Внутри промывателя расположены ситчатые тарелки. На верхних двух тарелках уложены змеевики с охлаждающей водой, на которых происходит конденсация пара. В результате промывки образуется слабый раствор аммиачной селитры, который направляется через гидрозатвор (поз. 27) в напорный бак (поз. 28) отделения нейтрализации. Соковый пар после промывателя (поз. 26) направляется на конденсацию в поверхностный конденсатор (поз. 29) в межтрубное пространство, а охлаждающая вода в трубное пространство. Образующийся конденсат самотеком направляется в сборник кислого раствора (поз. 30). Инертные газы отсасываются вакуум-насосами (поз. 37).

Плав аммиачной селитры из гидразатвора - донейтрализатора (поз. 24) с концентрацией 99,5% NН4NО3 и температурой 170 - 180°С с избытком аммиака не более 0,2 г/л подается насосами (поз. 25) в напорный бак (поз. 38) откуда самотеком поступает в динамические грануляторы (поз. 39) через которые распыляясь по грануляционной башне (поз. 40)за время падения формулируется в частицы круглой формы. Грануляционная башня (поз. 40) представляет собой железобетонное сооружение цилиндрической формы диаметром 10,5 м и высотой полой части 40,5 метров. Снизу грануляционной башни подается воздух вентиляторами (поз. 45), протягивается осевыми вентиляторами (поз. 44). Большая часть воздуха засасывается через окна и зазоры конусов гранбашни. Падая по стволу гранулы аммиачной селитры охлаждаются до 100 - 110°С и с конусов гранбашни поступают на охлаждение в аппарат с «кипящим слоем» (поз. 41) который расположен непосредственно под гранбашней. В местах промывания течки к перворированной решетки устроены передвижные перегородки позволяющие регулировать высоту «кипящего слоя» на серке.

При чистке башни и аппарата «КС» от аммиачной селитры и пылевых налипаний собранную массу сбрасывают в растворитель (поз. 46), куда подается пар давлением 1,2 МПа и температурой 190°С для растворения. Полученный раствор аммиачной селитры сливается с (поз. 46) в сборник (поз. 47) и насосами (поз. 48) откачивается в сборник слабых растворов (поз. 13). В этот же сборник поступает и слабый раствор аммиачной селитры после промывателя (поз. 12).

Слабые растворы NН4NО3 собранные в (поз. 13) насосами (поз. 14) направляются в напорный бак (поз. 28) откуда самотеком через регулирующий клапан подаются в нижнюю часть выпарного аппарата слабых растворов(поз. 22).

Выпарной аппарат работает по принципу «сползания» пленки внутри вертикальных труб. Соковый пар проходит ситчатые тарелки промывателя выпарного аппарата, где происходит упаривание брызг аммиачной селитры и направляется в поверхностный конденсатор (поз. 23), где конденсируется и самотеком поступает в (поз. 30). А инертные газы пройдя ловушку (поз. 36) отсасываются вакуум-насосом (поз. 37) Вакуум поддерживается 200 - 300 мм. рт. столба. С нижней тарелки выпарного аппарата (поз. 22) раствор аммиачной селитры с концентрацией около 60% и температурой 105 - 112°С выводится в сборник (поз. 8). Теплоносителем является пар вторичного выпаривания поступающий с расширителя( поз. 33) с температурой 109 - 113°С и давлением 0,12 - 0,13 МПа. Пар подается в верхнюю межтрубную часть выпарного аппарата, конденсат выводится в сборник парового конденсата (поз. 42).

Гранулированная аммиачная селитра из грануляционной башни (поз. 40) транспортерами (поз. 49) подается на узел пересыпки, где происходит обработка гранул жирными кислотами. Жирные кислоты насосами (поз. 58) из железнодорожных цистерн перекачиваются в сборник (поз. 59). Который снабжен змеевиком с поверхностью обогрева 6,4 м2. Перемешивание осуществляется насосами (поз. 60) и этими же насосами жирные кислоты подаются на форсунки узла дозирования, через которые распыляются сжатым воздухом давлением до 0,5 МПа и температурой не ниже 200°С. Конструкция форсунок обеспечивает создание эллипсовидного сечения факела раствора. Обработанная гранулированная аммиачная селитра пересыпается на транспортеры (поз. 50) второго подъема с которых ведется сброс аммиачной селитры в бункера (поз. 54) в случаях бестарной погрузки. С транспортеров (поз. 50) аммиачная селитра поступает на транспортеры ( поз. 51) откуда сбрасывается в навесные бункера (поз. 52). После навесных бункеров амселитра поступает в автоматические весы ( поз. 53) отвешивающие порции по 50 килограмм и далее в упаковочный агрегат. С помощью упаковочной машины аммиачная селитра упаковывается в клапанные полиэтиленовые мешки и сбрасывается реверсивные транспортеры (поз. 55), откуда поступает на складские транспортеры (поз. 56), а с них на погрузочные машины (поз. 57). С погрузочных машин (поз. 57) аммиачная селитра загружается в вагоны или автотранспорт. Хранение готовой продукции в складах предусмотрено при отсутствии железнодорожного транспорта и автотранспорта.

Готовый продукт - гранулированная аммиачная селитра должен соответствовать требованию государственного стандарта ГОСТ 2 - 85.

Проектом предусмотрен сбор просыпей аммиачной селитры после упаковочных машин. Установлен дополнительно транспортер (поз. 62) и элеватор (поз. 63). Аммиачная селитра просыпанная во время затарки в мешки через склизи ссыпается по текам на транспортер (поз. 62), откуда поступает на элеватор (поз. 63). С элеватора аммиачная селитра поступает в навесные бункера (поз. 52) где смешивается с основным потоком выработанной аммиачной селитры.

1.7 Материальные расчеты производства

Материальные расчеты производства рассчитываем на 1 тонну готовой продукции - гранулированной аммиачной селитры.

Материальный растет нейтрализации

Исходные данные:

Концентрация азотной кислоты НNО3 (%)	- 55
Концентрация азотной кислоты НNО3 (%)	- 100
Начальные температуры:
азотная кислота НNО3 (в °С)	- 30
газообразного аммиака (в °С)	- 70
Потери аммиака и азотной кислоты (в %)	- 1

Потери аммиака и азотной кислоты на одну тонну аммиачной селитры определяется исходя из уравнения реакции нейтрализации.

Процесс проводится в аппарате ИТН с естественной циркуляцией раствора аммиачной селитры.

Для получения одной тонны соли по реакции

NН3 + НNО3 = NН4NО3 + 107,7 кДж/моль

Расходуется 100% НNО3

Расходуется 100% NН3

где: 17, 63, 80 молекулярные массы аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры.

Практический расход NН3 и НNО3 будет несколько выше теоретического, так как в процессе нейтрализации неизбежны потери реагентов с соковым паром, через неплотности коммуникаций, вследствие набольшего разложения реагирующих компонентов. Практический расход реагентов с учетом потерь в производстве составит:

100% НNО3

787,5•1,01 = 795,4 кг

Расходуется 55% НNО3 составит:

Потери кислоты составят:

795,4 - 787,5 = 7,9 кг

Расход 100% NН3

212,4•1,01 = 214,6 кг

Потери аммиака составят:

214,6 - 212,5 = 2,1 кг

В 1446,2 кг 55% НNО3 содержится воды:

1446,2 - 795,4 = 650,8 кг

Общее количество поступающих реагентов аммиака и кислоты в нейтрализатор составит:

1446,2 + 214,6 = 1660,8?1661 кг

В аппарате ИТН происходит испарение воды за счет тепла нейтрализации, и концентрация получаемого раствора аммиачной селитры достигает 80%, поэтому из нейтрализатора выйдет раствора аммиачной селитры:

В этом растворе содержится воды:

1250 - 1000 = 250 кг

При этом испаряется воды в процессе нейтрализации

650,8 - 250 = 400,8 ? 401 кг

Таблица 1.2 - Материальный баланс нейтрализации

Приход	кг	Расход	кг
Аммиак 100%	214,6	Раствор NН4NО3 80%	1250
Азотная кислота 100%	795,4	Соковый пар	401
Вода поступающая с кислотой	650,8	Потери: аммиака азотной кислоты	2,1 7,9
Всего	1661	Всего	1661

Материальный расчет отделения выпарки

Исходные данные:

Давление пара - 1,2 МПа

Размещено на Allbest.ru